Типы сварных соединений

Утверждаю

Ректор университета

____________О.Н. Федонин

«____» _____________ 2017 г.

 

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

 

 

Методические указания

К выполнению лабораторной работы № 4

Для студентов очной и заочной формы обучения

По всем направлениям подготовки

 

Издание 3-е, переработанное и дополненное

 

 

Брянск 2017

 

 

УДК 621.74621.9

 

Технология конструкционных материалов. Технология ручной дуговой сварки: методические указания по выполнению лабораторной работы № 4 для студентов очной и заочной формы обучения по

всем направлениям подготовки. - 3-е изд., испр. и перераб. - Брянск: БГТУ, 2017. - 10 с.

 

Разработали:

В.С. Харченков,

д-р техн. наук, проф.

С.В. Давыдов,

д-р техн. наук, проф.

Е.В. Ковалева,

канд. техн. наук, доц.

 

 

Рекомендовано кафедрой "Триботехническое материаловедение и технологии металлов" БГТУ (протокол № 2 от 28.04.17)

 

 

Методические указания публикуются в авторской редакции

 

Печатается по изданию: Технология конструкционных материалов. Технология ручной дуговой сварки: Методические указания по выпол­нению лабораторной работы № 5 для студентов дневной и вечерней форм обучения всех специальностей, 2002г.

 

ВВЕДЕНИЕ

Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагреве и пластическом деформи­ровании.

В настоящей работе рассматривается один из способов сварки плавлением - ручная дуговая сварка.

Лабораторная работа выполняется 2 часа. Для ее выполнения группа студентов разбивается на подгруппы из 3-4 человек.

Практическая часть этой работе демонстрируется на специально организованном месте с использованием сварочного трансформатора мод. ТДЭ-500.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель - изучить основные типы сварных соединений и швов, технологию и режим ручной дуговой сварки.

Задачи – научить студентов выбирать режимы сварки, а также привить им навыки работ на сварочном оборудовании.

 

2. ТЕХНОЛОГИЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Источником тепла при ручной дуговой сварке является электри­ческая дуга 1, горящая между электродным стержнем 2 и свариваемыми кромками заготовок 3 (рис.1).

 

Рис. 1.Схема ручной дуговой сварки.

 

В процессе горения дуги электродный стержень с покрытием 4 расплавляется и в виде капель 5 переходит в сварочную ванну 6, где происходит смешивание электродного (присадочного) и основного ме­таллов. В дальнейшем при перемещении дуги вдоль свариваемых кромок, металл сварочной ванны кристаллизуется, образуя сварной шов.

В результате плавления электродного покрытия на поверхности сварочной ванны образуется слой жидкого шлака 7, а также поток га­зов 8, которые частично защищают жидкий металл от окисления кисло­родом воздуха. Образующаяся в жидком металле закись железа являет­ся вредной примесью, которую удаляют раскислением металла.

Отмеченные меры защиты металла от окисления достигаются за счет находящихся в покрытии шлакообразующих (рутил, фтористый кальций и др.) газообразующих (декстрин, целлюлоза в др.) и рас­кисляющих (ферромарганец, ферросилиций и др.) компонентов.

Перед сваркой выполняются следующие операции:

1) Подготовка элементов.

2) Сборка элементов под сварку.

3) Выбор режима сварки.

4) Подогрев элементов, иногда необходим для сварки сталей с определенным составом.

В результате сварки получают сварные соединения и сварные швы.

 

ТИПЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

Сварные соединения различают по взаимному положению соединяемых элементов и по способу передачи усилий (схеме работы) (рис. 2).

а) б) в) г)

Рис. 2. типы сварных соединений.

 

Стыковые соединения – соединения элементов кромками в одной плоскости (рис.2, а). Они позволяют сваривать элементы практически неограниченной толщины, обеспечивают более равномерное распределение напряжений при передаче усилий от одного элемента к другому, минимальный по сравнению с другими типами сварных соединений расход металла, высокую надежность и удобство контроля качества соединения. Недостатком стыковых соединений является необходимость более точной сборки элементов под сварку и обработки свариваемых кромок (снятие фасок) при сварке элементов большей толщины.

Нахлесточные соединения - соединения элементов с примыканием поверхностями (рис.2 в), не требуют скоса кромок, простоты в сборке, обеспечивают возможность подгонки размеров за счет регулирования величины нахлестки. Однако эти соединения имеют ряд существенных недостатков: повышенный расход металла, поэтому нахлесточные соединения рекомендуются для элементов толщиной не более 20 мм; нелинейное распределение силового поля и напряжений, поэтому нахлесточные соединения не рекомендуются для изделий, работающих в условиях переменных или динамических нагрузок, а также при низких температурах; возможность проникновения влаги в щель между перекрываемыми листами (при односторонней сварке), что вызывает коррозию сварного соединения.

Угловые соединения – соединения элементов кромками обычно под прямым углом (рис.2 г).

Тавровые соединения – соединения кромкой одного элемента с поверхностью другого (рис.2 б). Как и угловые они широко используются при сварке балок, колонн, стоек, каркасов, ферм и др., обеспечивая увеличение жесткости и уменьшение деформаций сварных изделий.

 

ТИПЫ СВАРНЫХ ШВОВ

Сварной шов - зона установления межатомных связей, получается при любой сварке – плавлением, давлением, давлением с нагревом.

Сварные швы классифицируют:

По виду сварного соединения и геометрическому очертанию сечения швы бывают стыковые и угловые. Стыковые соединения выполняются стыковыми швами, угловые, тавровые и нахлесточные соединения выполняются угловыми швами.

По положению в пространстве различают швы в нижнем положении, вертикальные, горизонтальные и потолочные (рис. 3 а).

Шов в нижнем положении – шов на горизонтальной поверхности сверху.

Вертикальный - шов на вертикальной поверхности вертикальный.

Горизонтальный - шов на вертикальной поверхности горизонтальный.

Потолочный - шов на горизонтальной поверхности снизу.

Наиболее просто выполнять сварные швы в нижнем положении, далее по возрастанию сложности - вертикальные, горизонтальные, потолочные – наиболее сложные.

По внешней форме стыковые и угловые швы бывают (рис. 3 б):

Нормальные - с плоской поверхностью, в сечении треугольник.

Выпуклые или усиленные – с увеличенным сечением по сравнению с нормальными швами.

Вогнутые или ослабленные - с уменьшенным сечением по сравнению с нормальными швами.

Ослабленные стыковые швы служат только для крепления или фиксации положения соединяемых элементов и не передают расчетные усилия. Ослабленные угловые швы имеют более плавный переход от металла деталей к металлу шва, в этом случае будет наименьшая концентрация напряжений и такие швы лучше работают, особенно при динамических нагрузках.

 

а) по положению в пространстве б) по внешней форме

Рис. 3. Типы сварных швов.